Разгадывая тайны производства печатных плат: ключевые этапы и советы по проектированию для оптимальных результатов

Ключевые слова: Изготовление печатных плат

Печатные платы (ПП) являются центральным элементом каждого значимого электронного устройства. Эти удивительные изобретения присутствуют почти во всей вычислительной технике, начиная с простых устройств, таких как цифровые часы, калькуляторы и т.д. Проще говоря, печатная плата соединяет электрические цепи в электронике, выполняя электрические и механические функции схемы устройств. В итоге, печатные платы указывают электричеству, куда течь, заставляя вашу электронику оживать. Рекомендуется, чтобы разработчики схем посетили цех по производству печатных плат перед началом проектирования, чтобы можно было подробно обсудить с производителями свои требования к изготовлению печатных плат. Это помогает разработчикам избежать переноса ошибок в фазу проектирования, если в них нет особой необходимости. Однако, если организация задает больше вопросов по производству печатных плат, передавая их на аутсорсинг зарубежным поставщикам, это становится непрактичным. По этой причине данная статья была подготовлена, чтобы дать правильное представление о шагах процесса изготовления печатной платы. Возможно, она предоставит разработчикам схем и людям с небольшими знаниями об индустрии печатных плат обзор того, как они создаются, и поможет избежать некоторых ошибок.

Упущения в этой части создания могут вызвать ряд проблем в процессе разработки вашей печатной платы. Они могут варьироваться от невозможности производства плат до низкого выхода годных изделий или даже ранних отказов в полевых условиях. С другой стороны, существуют способы, с помощью которых проектные меры могут смягчить эти трудоемкие и дорогостоящие непредвиденные обстоятельства. Давайте сначала ответим на ваш вопрос: «Что такое процесс изготовления печатной платы?», а затем обсудим важность понимания этого аспекта процесса разработки печатной платы.

Что включает в себя процесс изготовления печатной платы?

Может быть не очень полезно переходить непосредственно к изготовлению, не понимая, как ваша схема или идея связаны с различными шагами, которые вам понадобятся для реализации этой идеи. Чтобы дать правильное определение процессу изготовления печатной платы, полезно сначала объяснить несколько других связанных терминов и их взаимосвязи.

Разработка печатной платы: Проще говоря, разработку печатной платы можно описать как процесс проектирования и подготовки печатной платы к производству. Обычно это включает три этапа: структурное, механическое, электрическое, электронное, проектирование приборов и систем управления, производство и тестирование. Во всех, кроме самых простых проектов, это делается итеративно, чтобы достичь наивысшего качества проектирования в отведенное на разработку время.

Производство печатных плат: Производство печатных плат — это фактический процесс создания макета вашей платы. Это двухэтапный процесс, начинающийся с изготовления платы и включающий монтаж печатных плат или PCBA.

Тестирование печатных плат: Тестирование печатных плат, часто называемое вводом в эксплуатацию, является одним из заключительных этапов проектирования печатной платы после производства. Тестирование в процессе разработки оценивает способность платы эффективно выполнять запланированные рабочие функции. Как и на других этапах разработки, на этой фазе выявляются все недостатки, ошибки, а также места, требующие изменений из-за невозможности достичь оптимальной производительности, и запускается новый цикл для интеграции этих изменений.

Монтаж печатных плат: Монтаж печатных плат или PCBA известен как второй процесс или второй шаг производства печатной платы, который включает установку отдельных компонентов на эту голую печатную плату методом пайки.

Процесс изготовления печатной платы

Изготовление печатных плат означает процесс или процедуру, в ходе которой проект схемы на плате преобразуется в физическую структуру в соответствии с данными проектного пакета. Это физическое воплощение достигается с помощью следующих действий или техник: Моделирование заданной разводки на медных ламинатах.

Уменьшение толщины или просто удаление части меди на внутренних слоях для формирования проводящих дорожек и контактных площадок.

Изготовление слоистой структуры печатной платы включает ламинирование материалов платы при высоких температурах.

Создание мест для монтажа, расположений штыревых выводов сквозных отверстий и переходных отверстий (VIA).

Очистка или удаление медного слоя(-ев) до уровня дорожек и контактных площадок.

Отверстия для выводов и переходные отверстия являются важными объектами для металлизации.

Защита поверхности путем нанесения защитного слоя или паяльной маски.

Нанесение маркировки шелкографией: обозначений, полярности, логотипов или других меток на поверхность.

Кроме того, на медные участки поверхности может быть нанесено дополнительное финишное покрытие.

Хорошо, давайте выясним, что это означает для разработки печатной платы.

Следует ли ознакомиться с процессом изготовления печатных плат?

Можно и, вероятно, стоит задать вопрос: Можем ли мы спросить себя: полезно ли знание процесса изготовления печатных плат? Однако изготовление печатной платы — это не задача проектирования, а задача аутсорсинга, которая передается подрядчику-производителю (CM). Тем не менее, важно отметить, что изготовление не является деятельностью по проектированию, хотя и выполняется строго в соответствии со стандартами, предоставленными вашему CM.

К сожалению, в большинстве случаев ваш CM не обладает информацией о вашем проектировочном замысле или целях производительности.

Технологичность: Возможность изготовления ваших плат зависит от ряда приведенных ниже характеристик. А именно: проверка наличия соответствующих зазоров между элементами на поверхности платы и ее краем, а также обеспечение того, чтобы выбранный материал имеет достаточно высокий КТР для обработки PCBA, особенно при выполнении бессвинцовой пайки. Любая из этих проблем может привести к невозможности изготовления вашей платы без перепроектирования. Стоимость производства вашей платы, как правило, также будет зависеть от этих причин, а также от непредвиденных требований к перепроектированию. Более того, если вы решите объединить проекты в панель, это также будет невозможно без предварительного планирования.

Выход годных: Следует отметить, что ничто не мешает успешному изготовлению вашей платы, даже если присутствуют проблемы производства. Например, установка параметров, которые проверяют оборудование CM на пределе его допусков, приведет к увеличению количества непригодных плат.

Надежность: В зависимости от конкретного использования платы, она классифицируется согласно IPC-6011. Для жестких печатных плат существует три класса, которые устанавливают предписанные требования к конструкции платы, чтобы обеспечить заданную степень … надежности работы. Попытка спроектировать вашу плату с рейтингом ниже, чем требуют условия применения, почти наверняка приведет к очень нестабильной работе или полному отказу платы.

Итак, на этот вопрос ответ — решительное да! Именно поэтому крайне важно понимать процесс изготовления печатных плат, поскольку решения на этом этапе, вероятно, будут иметь отголоски на протяжении всего процесса разработки печатной платы, ее изготовления и даже на этапе эксплуатации устройства. Единственной реальной защитой от проблем, которые могут возникнуть из-за вашего незнания процесса изготовления печатных плат как фактора вашего дизайна, является применение правил и рекомендаций DFM, основанных на возможностях вашего CM.

Чтобы получить максимальную пользу от DFM для защиты от потери времени и дополнительных производственных затрат, вам необходим стратегический и эффективный анализ проекта. Как и в случае с пакетом инструментов автоматизации документирования, возможно создание нескольких сложных детализированных представлений, которые помогут вашему CM на этапе производства печатных плат.